(57)【要約】【課題】  配置するコンタクタが少なく、接続厚さが薄い接触端子を提供する。【解決手段】  本発明の接触端子は、半導体パッケージの電極と接続するために使用する接触端子であって、半導体パッケージの電極と接触するコンタクタと、頂上部においてコンタクタを保持する基板電極と、基板電極を配設する基板とを有し、コンタクタは、半導体パッケージの電極と接触することにより、電極の形状により変形するバネ構造を有し、基板電極は、コンタクタのバネがストロークできるように、また、半導体パッケージの電極を挿入できるように、中央に空孔部または溝部を有することを特徴とする。【選択図】        図１
2006012427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体パッケージの電極と接続するために使用する接触端子であって、
半導体パッケージの電極と接触するコンタクタと、頂上部においてコンタクタを保持する基板電極と、基板電極を配設する基板とを有し、
前記コンタクタは、半導体パッケージの電極と接触することにより、該電極の形状により変形するバネ構造を有し、
前記基板電極は、コンタクタのバネがストロークできるように、また、半導体パッケージの電極を挿入できるように、中央に空孔部または溝部を有することを特徴とする接触端子。
【請求項２】
前記基板電極が、基板上に配置する請求項１に記載の接触端子。
【請求項３】
前記基板が、スルーホール基板であり、前記基板電極が、基板のスルーホールに内接する請求項１に記載の接触端子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の接触端子の製造方法であって、コンタクタと基板電極とを、ハンダ付けまたは超音波接合または抵抗溶接により接続することを特徴とする接触端子の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の接触端子を備えるプローブカード。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれかに記載の接触端子を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体パッケージを実装するときに使用する接触端子に関し、特にエリア・アレイ型パッケージまたは半導体実装モジュールに好適な接触端子に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体を収納し、外部環境から半導体を保護し、ＦＰＣ（flexible print circuit）などからなる配線基板に実装するために、半導体パッケージ（以下、「パッケージ」ともいう。）が使用される。広く使用されるパッケージには、ＰＧＡ（pin grid array）パッケージ、ＢＧＡ（ball grid array）パッケージおよびＬＧＡ（land grid array）パッケージなどがあり、配線基板との接触端子が、ＰＧＡパッケージではピンであり、ＢＧＡパッケージではハンダボールであり、またＬＧＡパッケージでは平板状のランド端子である。
【０００３】
たとえばＢＧＡパッケージは、図８（ａ）に示すように、樹脂、セラミックスなどの絶縁材料からなる方形状のパッケージ８１ａの中に、半導体チップを封入し、パッケージ８１ａの底面に、接触端子としてハンダボール８１ｂをグリッド（格子）状に設けて構成したものである。ハンダボール８１ｂは、パッケージ８１ａの内部において、半導体チップの電極と電気的に接続している（特許文献１参照）。
【０００４】
ＢＧＡパッケージの実装は、図８（ｂ）に示すように、ＢＧＡパッケージ８１と配線基板８５との間にインターポーザ８３を配置して行なう。インターポーザ８３は、実装後、ＢＧＡパッケージ８１に故障が生じたときに、良品と容易に交換できるように、ＢＧＡパッケージ８１を配線基板８５に着脱可能に実装する目的で使用する。
【０００５】
このような目的で使用するインターポーザ８３は、ＢＧＡパッケージ８１のハンダボール８１ｂに対応する位置に導電性バネ８３ａを備え、導電性バネ８３ａの付勢力によりハンダボール８１ｂと接触し、ＢＧＡパッケージ８１と配線基板８５との間で電気的な導通を得る。半導体パッケージ８１とインターポーザ８３は、筐体８２により図８（ｃ）に示すように固定される。
【特許文献１】特開２００１−１９６１４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、かかる実装方法では、インタポーザ８３には、ＢＧＡパッケージ８１のハンダボール８１ｂと接触する導電性バネ８３ａのほかに、配線基板８５のランド電極８４と接触するコンタクタが必要となり、インターポーザ８３の両側の面にそれぞれコンタクタを配置しなければならない。
【０００７】
また、ＢＧＡパッケージ８１を配線基板８５に実装すると、ハンダボール８１ｂの形状に応じて、インターポーザ８３の導電性バネ８３ａは内方に向かって変形するから、導電性バネ８３ａがストロークする空間をインターポーザ８３内に確保する必要がある。したがって、配線基板８５上にインターポーザ８３を配置してＢＧＡパッケージ８１を実装する従来の方法では、構造上、接続厚さを１ｍｍ以下とすることが難しく、特に小型化・軽量化が要求され、実装密度が限られるモバイル機器では、サイズ的に利用が困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の接触端子は、半導体パッケージの電極と接続するために使用する接触端子であって、
半導体パッケージの電極と接触するコンタクタと、頂上部においてコンタクタを保持する基板電極と、基板電極を配設する基板とを有し、
コンタクタは、半導体パッケージの電極と接触することにより、電極の形状により変形するバネ構造を有し、
基板電極は、コンタクタのバネがストロークできるように、また、半導体パッケージの電極を挿入できるように、中央に空孔部または溝部を有することを特徴とする。
【０００９】
かかる接触端子においては、基板電極が、基板上に配置する態様が好ましい。また、基板が、スルーホール基板であり、基板電極が、基板のスルーホールに内接する態様がより好ましい。本発明の方法は、かかる接触端子の製造方法であって、コンタクタと基板電極とを、ハンダ付けまたは超音波接合または抵抗溶接により接続することを特徴とする。また、本発明のプローブカードおよび電子機器は、かかる接触端子を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、配置するコンタクタ数が少なく、接続厚さが薄い接触端子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（接触端子）
本発明の接触端子は、図１（ａ）に示すように、半導体パッケージの電極と接触するコンタクタ１１と、頂上部においてコンタクタ１１を保持する基板電極１２と、基板電極１２を配設する基板１３とを有する。図１（ｂ）に、ＢＧＡパッケージを例に取り、本発明の接触端子にパッケージを実装した状態を示す。図１（ｂ）に示すように、本発明の接触端子を構成するコンタクタ１１は、パッケージ１５の電極１６と接触することにより、電極１６の形状により変形するバネ構造を有する。また、基板電極１２は、中央に空孔部１４または溝部を有するため、パッケージのピン電極などを挿入実装することができ、また、コンタクタ１１のバネを自由にストロークさせることができる。
【００１２】
図８に示すように、配線基板８５上にインターポーザ８３を配置してＢＧＡパッケージ８１を実装し、筐体８２で固定する従来の方法では、導電性バネ８３ａのストロークする空間をインターポーザ８３内に確保する必要がある。これに対して、本発明の接触端子では、図１（ｂ）に示すように、インタポーザを削除し、基板電極１２の頂上部にコンタクタ１１を直接実装する。したがって、図８に示すように、従来のインターポーザにおける基板電極８４と接触するためのコンタクタ８３ｂが不要となり、コンタクタの数を大幅に低減することができる。また、コンタクタ８３ｂの厚さと基板８４の厚さが不要となり、構造上、接続厚さを薄くすることができるため、たとえば、狭ピッチ化されたパッケージ、エリア・アレイ型のパッケージおよびモジュール基板などを、接続厚さ１ｍｍ以下で接続し、パッケージの着脱が可能な電子機器を提供することができる。特に小型化・軽量化の要求に応じ、小スペース化が図られ、実装密度が限られるプローブカードまたはモバイル機器などの電子機器においても接触端子として活用することができる。
【００１３】
図１に、基板電極１２が、基板１３上に配置する接触端子を例示する。基板１３としてＦＰＣを好ましく使用することができ、ＦＰＣ内の配線を利用して、基板電極１２同士の電気的導通を確保することができる。一方、図２（ａ）に、基板２３が、スルーホール基板であり、基板電極２２が、基板のスルーホールに内接する接触端子を例示する。たとえば、ＢＧＡパッケージを、この接触端子に実装すると、図２（ｂ）に示すように、コンタクタ２１は、パッケージ２５の電極２６と接触し、電極２６のボール形状に応じて変形する。基板電極２２は、中央に空孔部２４を有するため、コンタクタ２１は自由にストロークすることができる。基板２３の内部および表面には電気配線を設けることができるから、かかる電気配線を利用して基板電極２２間の電気的接続を確保することができるとともに、基板２３はスルーホールを有するため、基板の表面と裏面の双方において、２種類の接続が可能であり、高密度実装を図ることができる。
【００１４】
基板電極が、基板のスルーホールに内接するとは、基板電極が、基板のスルーホールの内方において接することをいう。図２に示す例では、基板電極２２が基板２３を貫通するが、本発明の接触端子は、必ずしも貫通する態様に限定されるものではない。
【００１５】
本発明の接触端子を構成するコンタクタは、パッケージの電極と接触し、電極の形状により変形するバネ構造を有するが、パッケージの電極には、ＢＧＡパッケージにおけるボール状電極、ＰＧＡパッケージにおけるピン状電極およびＬＧＡパッケージにおける平板状電極など、種々の形状がある。したがって、コンタクタは、良好な電気的導通性を得るために、パッケージの電極の形状に応じて選定するのが望ましい。
【００１６】
図３に、典型的なコンタクタを例示する。図３（ａ）には、渦巻バネ構造を有する柱状のコンタクタを示す。このコンタクタは、電子機器の凸状電極を渦巻の中央部に押し当てることにより、渦巻バネがストロークし、凸状電極の形状により変形して、凸状電極と電気的に導通する。したがって、ＢＧＡパッケージのボール状電極のほか、メッキにより形成したバンプ電極などの凸状電極に適するコンタクタである。
【００１７】
コンタクタは、外周部が筒状のリング構造を有する態様が好ましい。外周部が筒状のリング構造を有すると、コンタクタを基板電極上に実装しやすく、基板電極によりコンタクタを保持しやすくなるため、コンタクタを堅固に固定することができ、安定性が高い。
【００１８】
図３（ｂ）には、筒状のリング３２内に、リング３２に連結するバネ電極３１を有するコンタクタを示す。このコンタクタは、ＰＧＡパッケージなどのピン電極３０をバネ電極３１で挟み込むことにより実装し、電気的および機械的に接続する。コンタクタは、中央に空孔部または溝部を有する基板電極の頂上部に実装され、ＰＧＡパッケージなどのピン電極を挿入実装するときは、挿入するピン電極は、基板電極の空孔部または溝部に収納される。したがって、ＰＧＡパッケージのピン電極などに適するコンタクタである。バネ電極３１は、リング３２に連結することにより、コンタクタの製造時にバネ電極を保護することができ、実装時にピン電極の挿入によりバネ電極に生じる負荷をリングに分散させて、バネ電極を保護することができる。
【００１９】
図３（ｃ）には、外周部を構成する筒状のリング内で、外方に竹の子状に突出する渦巻バネ構造を有するコンタクタを示す。このコンタクタは、外方に突出する先端部を有するため、ＬＧＡパッケージなどに配置する突起のない平板状電極に対して確実に接続できる。また、表面に凹凸または窪みのある電極に対しても有効に使用することができる。
【００２０】
図３（ｄ）には、柱状の渦巻バネ３４と、渦巻の中央部３６で外方に突出する突起３３を有し、突起３３が、電子機器の電極との接触面を備えるコンタクタを示す。このコンタクタも、ＬＧＡパッケージなどに配置する突起のない平板状電極に対して確実な接続が得られる点で有用であるが、平板状電極と接触する先端が接触面を有するため、平板状電極に押し当てても、平板状電極に与える機械的なダメージが小さく、コンタクタの先端の摩耗も少ない点で有利である。また、コンタクタと平板状電極が傾斜をもって接触しても、接続状態を一定に保つことができる。したがって、接続信頼性の高い接触端子を提供することができる。このような観点から、突起の接触面の形状は、球面の一部または回転放物面の一部であるものが好ましい。また、前述のとおり、コンタクタは、外周部３５が筒状のリング構造を有する態様が好ましい。
【００２１】
（接触端子の製造方法）
図３（ａ）および（ｂ）に示すようなコンタクタは、Ｘ線リソグラフィにより樹脂型を形成する工程と、導電性基板上で樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、研磨または研削する工程と、樹脂型を除去する工程と、導電性基板を除去する工程を備える方法により製造することが好ましい。かかる方法により、アスペクト比（ｂ／ａ）が２以上のコンタクタを容易に製造することができ、アスペクト比が３０以上のコンタクタの製造も可能である。高いアスペクト比が得られるため、図３（ａ）に示すように、バネの幅ａを薄くしても厚さｂを厚くでき、接触荷重が大きく、接触信頼性の高いコンタクタの製造が可能であり、また、０．５Ａ以上の大きな許容電流を確保することができる。さらに、バネの幅ａを薄くできるため、渦巻き数を多くすることができ、ストロークが大きいバネを製造でき、ストロークを大きくしても接触荷重は低下しない。
【００２２】
高いアスペクト比を有するコンタクタが得られる点で、Ｘ線の中でも指向性が高いシンクロトロン放射のＸ線（以下、「ＳＲ」という。）を使用する態様が好ましい。ＳＲを用いるＬＩＧＡ（Lithographie Galvanoformung Abformung）プロセスは、ディープなリソグラフィが可能であり、数１００μｍの高さの金属微細構造体をミクロンオーダの高精度で大量に製造することができるため、電子機器の高密度実装に対応することができる。また、微細構造体を一体形成することができるため、部品点数を減らし、部品コストおよび組立てコストを低減することができる。
【００２３】
まず、図４（ａ）に示すように、導電性基板４１上に樹脂層４２を形成する。導電性基板としては、たとえば、銅、ニッケル、ステンレス鋼などからなる金属製基板を使用する。また、チタン、クロムなどの金属材料をスパッタリングしたシリコン基板などを用いる。樹脂層には、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）などのポリメタクリル酸エステルを主成分とする樹脂材料、またはＸ線に感受性を有する化学増幅型樹脂材料などを用いる。樹脂層の厚さは、形成しようとするコンタクタの厚さに合せて任意に設定することができ、たとえば５０μｍ〜５００μｍとする。
【００２４】
つぎに、樹脂材料４２上にマスク４３を配置し、マスク４３を介してＸ線４４を照射する。マスク４３は、コンタクタのパターンに応じて形成したＸ線吸収層４３ａと、透光性基材４３ｂとからなる。透光性基材４３ｂには、窒化シリコン、シリコン、ダイヤモンド、チタンなどを用いる。また、Ｘ線吸収層４３ａには、金、タングステン、タンタルなどの重金属またはその化合物などを用いる。Ｘ線４４の照射により、樹脂層４２のうち、樹脂層４２ａは露光され変質するが、樹脂層４２ｂはＸ線吸収層４３ａにより露光されない。このため、ポジ型樹脂を用いる場合には、現像により、Ｘ線４４により露光されて変質した部分（分子鎖が切断された部分）のみが除去され、図４（ｂ）に示すような樹脂層４２ｂからなる樹脂型が得られる。
【００２５】
つぎに、電鋳を行ない、図４（ｃ）に示すように、樹脂型に金属材料４５を堆積する。電鋳とは、金属イオン溶液を用いて導電性基板上に金属材料からなる層を形成することをいう。導電性基板４１をめっき電極として電鋳を行なうことにより、樹脂型に金属材料４５を堆積する。樹脂型の空孔部が埋まる程度に金属材料を堆積する場合、堆積した金属材料層から、最終的にコンタクタを得ることができる。また、樹脂型の高さを超え、樹脂型上にも金属材料を堆積すると、樹脂型および基板を除去することにより、空孔部を有する金属微細構造体が得られ、得られた構造体を金型として、後述のとおり、コンタクタを製造することができる。金属材料には、ニッケル、銅、またはそれらの合金などを用いるが、コンタクタの耐摩耗を高める点で、ニッケルまたはニッケルマンガンなどのニッケル合金が好ましい。
【００２６】
電鋳後、研磨または研削により所定の厚さに揃えた後（図４（ｄ））、図４（ｅ）に示すように、ウエットエッチングまたはプラズマエッチングにより樹脂型を除去する。つづいて、酸もしくはアルカリによりウエットエッチング、または機械加工により導電性基板４１を除去すると、図４（ｆ）に示すような金属微細構造体が得られる。つぎに、１５０℃〜３５０℃で、２時間〜４８時間の加熱処理を施すことにより、スプリング特性を付与し、図３（ａ）に示すようなコンタクタを得ることができる。
【００２７】
得られるコンタクタは、電子装置などの電極との電気的導通性および耐腐食性を向上させる点で、金、パラジウムもしくは白金などの貴金属または貴金属の合金で、厚さ０．０５μｍ〜１μｍのコート層を施すことが好ましい。バレルメッキなどにより、コンタクタの表面を容易にコートすることができる。また、コンタクタは、耐磨耗性を向上させる点で、導電性ダイヤモンドライクカーボンでコートする態様が好ましい。ダイヤモンドライクカーボンでコートすることにより、コンタクタの表面に、ダイヤモンドのような結晶構造を有するカーボン膜が形成される。
【００２８】
図３（ａ）に示すコンタクタの他の製造方法としては、金型により樹脂型を形成する工程と、導電性基板上で樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、研磨または研削する工程と、樹脂型を除去する工程と、導電性基板を除去する工程を備える方法が好ましい。かかる方法により、Ｘ線リソグラフィにより樹脂型を形成する前述の製造方法と同様に、大電流を導通させることができる信頼性の高いコンタクタを低コストで製造することができる。また、同一の金型を用いて、コンタクタの大量生産が可能である。
【００２９】
まず、図５（ａ）に示すように、凸部を有する金型５２を用いて、エンボス成形、反応性成形または射出成型などのモールドにより、図５（ｂ）に示すような凹状の樹脂型５３を形成する。樹脂材料としては、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオキシメチレンなどのポリアセタール樹脂などの熱可塑性樹脂を用いる。金型５２は、コンタクタと同様の金属微小構造体であるため、Ｘ線リソグラフィ法と電鋳を組み合せた上述の方法により製造する態様が好ましい。
【００３０】
つぎに、樹脂型５３の上下を反転した後、図５（ｃ）に示すように、導電性基板５１に貼り付ける。続いて、図５（ｄ）に示すように、樹脂型５３を研磨し、樹脂型５３ａを形成する。その後の工程は、前述と同様であり、電鋳により樹脂型５３ａに金属材料５５を堆積し（図５（ｅ））、厚さを調整し（図５（ｆ））、樹脂型５３ａを除去し（図５（ｇ））、導電性基板５１を除去すると、図５（ｈ）に示すような金属微細構造体が得られ、その後、スプリング特性を付与し、図３（ａ）に示すようなコンタクタを得る。得られるコンタクタには、必要に応じて、前述と同様の方法により各種のコートを施すことができる。
【００３１】
図３（ｂ）に示すコンタクタは、所定のパターンを有するマスクを用い、上述と同様の方法により製造することができる。図３（ｃ）に示すコンタクタの製造において、竹の子状に凸加工する方法としては、図４（ｆ）または図５（ｈ）に示すような金属微細構造体を製造した後、竹の子状に突出する外方に向かって、渦巻の中央部に外力を加え、塑性変形させた後、１００℃〜３５０℃で、５時間〜４０時間の加熱処理を施し、加工応力を開放する態様が好ましい。他の点では、上述と同様の方法で製造することができる。
【００３２】
図３（ｄ）に示すコンタクタの製造方法を図６に示す。図６（ａ）〜図６（ｄ）の工程は、図４（ａ）〜図４（ｄ）の工程と同様である。すなわち、Ｘ線リソグラフィ（図６（ａ））により、導電性基板６１上に樹脂層６２ｂからなる樹脂型を形成し（図６（ｂ））、電鋳により金属層６５を形成した後（図６（ｃ））、研磨または研削し、所定の厚さに揃える（図６（ｄ））。かかる工程は、図５（ａ）〜図５（ｆ）の工程により置き換えることができる。
【００３３】
つぎに、たとえば、ネガレジストからなる樹脂層６６を形成し（図６（ｅ））、マスク６８を介して、ＵＶ６７またはＸ線を照射すると、樹脂層６６のうち、樹脂層６６ｂは露光されるが、樹脂層６６ａは露光されない（図６（ｆ））。このため、現像により、ＵＶなどにより硬化した部分（架橋した部分）を残し、他の部分を除去すると、樹脂層６６ｂからなる樹脂型が得られる（図６（ｇ））。
【００３４】
その後、樹脂層６６ｂからなる樹脂型に、金属材料からなる層の電鋳を行ない、メッキを成長させて、外部に突出する突起６９を形成する。突起６９の表面は、図６（ｈ）に示すように、回転放物面の一部をなしている。表面が、球面の一部である突起（図示していない。）を形成することもできる。電鋳に際し、樹脂型の空孔部には電気力線が広がり、その等価な点が、球面または回転放物面を形成するため、メッキを成長させると、メッキの表面が、球面の一部または回転放物面の一部である突起を容易に形成することができる。
【００３５】
突起６９の形成後、ウエットエッチングまたはプラズマアッシングにより樹脂型を除去し（図６（ｉ））、酸もしくはアルカリによるウエットエッチング、または、機械的に導電性基板６１を除去すると、図６（ｊ）に示すような、柱状の渦巻バネ６５と突起６９を有するコンタクタ、すなわち、図３（ｄ）に示すコンタクタを製造することができる。
【００３６】
渦巻の中央の突起は、リソグラフィと電鋳を組み合せた方法により形成するため、渦巻バネの形成後に、機械的に凸加工をする方法に比べて、容易に形成することができ、生産性および製品歩留まりが高い点で好ましい。また、突起を精度よく形成できるため、コンタクタの高さのバラツキを減らし、機械加工により形成する場合に比べて、ストロークおよび接触荷重のバラツキを１／１０程度にまで低減し、接続信頼性を高めることができる。得られるコンタクタには、前述と同様に、金などからなるコート層を形成することができる。
【００３７】
基板および基板電極は、たとえば、図７に示す工程により製造することができる。まず、ポリイミド基板７１の表面にＣｕ層７２を形成した後（図７（ａ））、樹脂層を形成し、露光、現像により、樹脂層７３とする（図７（ｂ））。つぎに、Ｃｕ層７２をエッチングし、Ｃｕ層７２ａを形成した後（図７（ｃ））、樹脂層７３を除去し（図７（ｄ））、ポリイミド層７１ａとＣｕ層７２ｂを形成する（図７（ｅ））。
【００３８】
つづいて、樹脂層を形成し、露光、現像により、樹脂層７３ａとする（図７（ｆ））。つぎに、Ｃｕ層７２ｂをエッチングし、Ｃｕ層７２ｃを形成した後（図７（ｇ））、樹脂層７３ａを除去し（図７（ｈ））、ポリイミド層７１ａをレーザ加工し、ポリイミド層７１ｂを形成する（図７（ｉ））。
【００３９】
つづいて、無電解ＣｕメッキによりＣｕ層７４を形成した後（図７（ｊ））、樹脂層を形成し、露光、現像により、樹脂層７３ｂとする（図７（ｋ））。つぎに、Ｃｕ層７２ｃ，７４をエッチングし、Ｃｕ層７２ｄ，７４ａを形成した後（図７（ｌ））、樹脂層７３ｂを除去し（図７（ｍ））、メッキによりＡｕ層７５を形成すると、本発明の接触端子を構成する基板７６と基板電極７８からなるバンプ付きＦＰＣが得られる（図７（ｎ））。
【００４０】
図７（ｎ）において、基板電極７８は、基板７６上に配置している。また、基板７６には、Ｃｕ層７４ａとＡｕ層７５を介して、基板電極７８と接続する電気配線（Ｃｕ層７２ａ）を内蔵している。
【００４１】
また、本発明の接触端子を構成する基板および基板電極の他の製造方法を、図９に示す。まず、ポリイミド基板９１の表裏両面にＣｕ層９２ａ，９２ｈを形成した後（図９（ａ））、樹脂層を形成し、露光、現像により、樹脂層９３ａとする（図９（ｂ））。つぎに、Ｃｕ層９２ａをエッチングし、Ｃｕ層９２ｂを形成した後（図９（ｃ））、樹脂層９３ａを除去し（図９（ｄ））、ポリイミド層９１ａとＣｕ層９２ｃを形成する（図９（ｅ））。
【００４２】
つづいて、樹脂層を形成し、露光、現像により、樹脂層９３ｂ，９３ｃとする（図９（ｆ））。つぎに、Ｃｕ層９２ｈ，９２ｃをエッチングし、Ｃｕ層９２ｄ，９２ｅを形成した後（図９（ｇ））、樹脂層９３ｂ，９３ｃを除去し（図９（ｈ））、ポリイミド層９１，９１ａをレーザ加工し、ポリイミド層９１ｂ，９１ｃを形成する（図９（ｉ））。
【００４３】
つづいて、無電解ＣｕメッキによりＣｕ層９４を形成した後（図９（ｊ））、樹脂層を形成し、露光、現像により、樹脂層９３ｄ，９３ｅとする（図９（ｋ））。つぎに、Ｃｕ層９２ｄ，９２ｇ，９４をエッチングし、Ｃｕ層９２ｆ，９２ｇ，９４ａを形成した後（図９（ｌ））、樹脂層９３ｄ，９３ｅを除去し（図９（ｍ））、メッキによりＡｕ層９５を形成すると、本発明の接触端子を構成する基板９６と基板電極９８からなるＦＰＣが得られる（図９（ｎ））。
【００４４】
図９（ｎ）において、基板９６にはスルーホール９７があり、基板電極９８は、基板９６のスルーホール９７に内接している。また、基板９６には、Ｃｕ層９４ａとＡｕ層９５を介して、基板電極９８と接続する電気配線（Ｃｕ層９２ｂ）を有し、さらに、基板９６のスルーホール９７を電極として、裏面に他の基板またはパッケージ（いずれも図示していない。）を接続することができる。
【００４５】
本発明の接触端子を構成する基板および基板電極の他の製造方法を図１０に示す。まず、ポリイミド基板１の表裏両面にＣｕ層２ａ，２ｂを形成した後（図１０（ａ））、樹脂層を形成し、露光、現像により、樹脂層３ａ，３ｂとする（図１０（ｂ））。つぎに、Ｃｕ層２ａ，２ｂをエッチングし、Ｃｕ層２ｃ，２ｄを形成した後（図１０（ｃ））、樹脂層３ａ，３ｂを除去する（図１０（ｄ））。
【００４６】
つづいて、ポリイミド層１とＣｕ層２ｃ，２ｄにドリルで孔を開けて、ポリイミド層１ａとＣｕ層２ｅ，２ｆを形成する（図１０（ｅ））。つぎに、無電解ＣｕメッキによりＣｕ層４を形成した後（図１０（ｆ））、メッキによりＡｕ層５を形成すると、本発明の接触端子を構成する基板６と基板電極８が得られる（図１０（ｇ））。
【００４７】
図１０（ｇ）において、基板６にはスルーホール７があり、基板電極８は、基板６のスルーホール７に内接している。また、基板６は、Ｃｕ層４とＡｕ層５を介して、裏面に他の基板またはパッケージ（いずれも図示していない。）を接続することができる。
【００４８】
コンタクタと基板電極とは、高い導電性および十分な接合強度が得られる点で、ハンダ付けまたは超音波接合または抵抗溶接により接続する態様が好ましい。超音波接合法は、固相状態で接触面を加圧しながら超音波により振動を加えて、そのエネルギにより吸着膜などを破壊し、接合する方法であり、短時間で強力な接合が得られる点でより好ましい。超音波の振動数は１０ｋＨｚ〜１０００ｋＨｚが好ましく、１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚがより好ましい。１０ｋＨｚより小さいと、吸着層を十分に破壊することが困難となり、１０００ｋＨｚより大きいと高エネルギとなるため、破損しやすくなる。
【００４９】
加圧条件は０．０１ＭＰａ〜１００ＭＰａが好ましく、０．０１ＭＰａ〜５０ＭＰａがより好ましい。０．０１ＭＰａより小さいと接触界面の近傍で塑性変形が起こりにくく、十分な接合強度が得られない。一方、１００ＭＰａより大きいと電極が変形し、破損する虞がある。超音波接合に際しては、十分な導電性と接合強度を得るために、コンタクタと基板電極の双方を金コートしてから行なう態様が好ましい。
【００５０】
コンタクタと基板電極との接合は、コンタクタの外周部にある筒状のリング部分のみと基板電極を接合し、コンタクタのうちバネ機能を発揮する部位がスムーズに可動できるように接合する態様が好ましい。スナップ電極のリング部分のみと基板電極とを接合するには、たとえば、コンタクタのリングと接触する部分に凸部を有する基板電極を用意し、この基板電極とコンタクタを接合する方法がある。また、基板電極のうち、コンタクタのリングと接触する部分にのみハンダ付けをして、両者を接合する方法がある。
【００５１】
実施例１
まず、図４（ａ）に示すように、導電性基板４１上に樹脂層４２を形成した。導電性基板としては、チタンをスパッタリングしたシリコン基板を用いた。樹脂層を形成する材料は、メタクリル酸メチルとメタクリル酸との共重合体を用い、樹脂層の厚さは１５０μｍとした。
【００５２】
つぎに、樹脂層４２上にマスク４３を配置し、マスク４３を介してＸ線４４を照射した。Ｘ線としては、ＳＲを照射した。マスク４３は、コンタクタのパターンからなるＸ線吸収層４３ａを有し、マスク４３を構成する透光性基材４３ｂは窒化シリコンからなり、Ｘ線吸収層４３ａは窒化タングステンからなるものを用いた。
【００５３】
Ｘ線４４の照射後、メチルイソブチルケトンにより現像し、Ｘ線４４により変質した部分を除去し、図４（ｂ）に示すような樹脂層４２ｂからなる樹脂型を得た。つぎに、電鋳を行ない、図４（ｃ）に示すように、樹脂型の空孔部に金属材料４５を堆積した。金属材料はニッケルを用いた。電鋳後、図４（ｄ）に示すように、研磨して表面の凹凸を除去してから、図４（ｅ）に示すように、酸素プラズマにより樹脂型を除去し、つづいてＫＯＨ水溶液によりウエットエッチングをし、導電性基板４１を除去すると、図４（ｆ）に示すような、貫通状態の金属微細構造体が得られた。
【００５４】
つぎに、金属微細構造体を、熱処理した後、厚さ０．１μｍの金コートを施し、図３（ａ）に示すようなコンタクタを得た。このコンタクタは、パッケージの電極と接触することにより形状が変化する渦巻バネ構造を有し、外周部が筒状のリング構造を有する柱状体であった。また、外径Ｄが１２０μｍ、厚さｂが１００μｍ、バネの厚さａが１０μｍであり、アスペクト比（ｂ／ａ）は１０であった。また、渦巻き数が３．５回転、バネのストロークが４０μｍであった。
【００５５】
基板および基板電極からなるＦＰＣを、図７に示す工程により製造した。まず、厚さ５０μｍのポリイミド基板７１の表面に、厚さ８μｍのＣｕ層７２を形成した後（図７（ａ））、樹脂層を形成し、露光、現像により、樹脂層７３とした（図７（ｂ））。つぎに、Ｃｕ層７２をエッチングし、Ｃｕ層７２ａを形成した後（図７（ｃ））、樹脂層７３を除去し（図７（ｄ））、厚さ５０μｍのポリイミド層７１ａと、厚さ１００μｍのＣｕ層７２ｂを形成した（図７（ｅ））。
【００５６】
つづいて、樹脂層を形成し、露光、現像により、樹脂層７３ａとした（図７（ｆ））。つぎに、Ｃｕ層７２ｂをエッチングし、Ｃｕ層７２ｃを形成した後（図７（ｇ））、樹脂層７３ａを除去し（図７（ｈ））、ポリイミド層７１ａをレーザ加工し、ポリイミド層７１ｂを形成した（図７（ｉ））。
【００５７】
つづいて、無電解ＣｕメッキによりＣｕ層７４を形成した後（図７（ｊ））、樹脂層を形成し、露光、現像により、樹脂層７３ｂとした（図７（ｋ））。つぎに、Ｃｕ層７２ｃ，７４をエッチングし、Ｃｕ層７２ｄ，７４ａを形成した後（図７（ｌ））、樹脂層７３ｂを除去し（図７（ｍ））、メッキによりＡｕ層７５を形成すると、本発明の接触端子を構成する基板７６と基板電極７８からなるバンプ付きＦＰＣが得られた（図７（ｎ））。
【００５８】
図７（ｎ）において、基板電極７８は、基板７６上に配置し、基板７６には、Ｃｕ層７４ａとＡｕ層７５を介して、基板電極７８と接続する電気配線（Ｃｕ層７２ａ）を内蔵していた。
【００５９】
基板７６の厚さは１００μｍであり、基板電極７８のうち、Ｃｕ層７２ｄの厚さは１００μｍであったから、得られた構造体の厚さは、２００μｍであり、基板電極７８は中央に溝部を有していた。最後に、コンタクタと基板電極と重ねて、３０ＭＰａで加圧しながら、振動数５０ｋＨｚで超音波接合を行ない、基板電極の頂上部にコンタクタを接合した。このため、コンタクタのバネ機能を発揮する部位がスムーズにストロークすることができた。
【００６０】
接合により完成した本発明の接触端子の厚さは３００μｍであり、高密度実装に十分対応でき、モバイル機器などでも使用できることが確認できた。また、得られた接触端子に、ＢＧＡパッケージを実装すると、ボール状の凸状電極の形状に応じてコンタクタは変形し、バネがスムーズにストロークした。その結果、これらのパッケージと接触端子との間で電気的導通が得られた。
【００６１】
実施例２
本発明の接触端子を構成する基板および基板電極を、図９に示す方法で製造した。まず、厚さ５０μｍのポリイミド基板９１の表裏両面に、厚さ８μｍのＣｕ層９２ａ，９２ｈを形成した後（図９（ａ））、樹脂層を形成し、露光、現像により、樹脂層９３ａとした（図９（ｂ））。つぎに、Ｃｕ層９２ａをエッチングし、Ｃｕ層９２ｂを形成した後（図９（ｃ））、樹脂層９３ａを除去し（図９（ｄ））、厚さ５０μｍのポリイミド層９１ａと、厚さ１０μｍのＣｕ層９２ｃを形成した（図９（ｅ））。
【００６２】
つづいて、樹脂層を形成し、露光、現像により、樹脂層９３ｂ，９３ｃとした（図９（ｆ））。つぎに、Ｃｕ層９２ｈ，９２ｃをエッチングし、Ｃｕ層９２ｄ，９２ｅを形成した後（図９（ｇ））、樹脂層９３ｂ，９３ｃを除去し（図９（ｈ））、ポリイミド層９１，９１ａをレーザ加工し、ポリイミド層９１ｂ，９１ｃを形成した（図９（ｉ））。
【００６３】
つづいて、無電解ＣｕメッキによりＣｕ層９４を形成した後（図９（ｊ））、樹脂層を形成し、露光、現像により、樹脂層９３ｄ，９３ｅとした（図９（ｋ））。つぎに、Ｃｕ層９２ｄ，９２ｇ，９４をエッチングし、Ｃｕ層９２ｆ，９２ｇ，９４ａを形成した後（図９（ｌ））、樹脂層９３ｄ，９３ｅを除去し（図９（ｍ））、メッキによりＡｕ層９５を形成すると、本発明の接触端子を構成する基板９６と基板電極９８からなるＦＰＣが得られた（図９（ｎ））。
【００６４】
図９（ｎ）において、基板９６にはスルーホール９７があり、基板電極９８は、基板９６のスルーホール９７に内接し、基板９６には、Ｃｕ層９４ａとＡｕ層９５を介して、基板電極９８と接続する電気配線（Ｃｕ層９２ｂ）を有し、さらに、基板９６のスルーホール９７を電極として、裏面に他の基板またはパッケージ（いずれも図示していない。）を接続することができた。
【００６５】
基板９６の厚さは１００μｍであり、基板電極９８のうち、Ｃｕ層９２ｆの厚さは１０μｍであり，Ｃｕ層９２ｇの厚さは８μｍであったから、得られた構造体の厚さは、１１８μｍであった。最後に、実施例１で製造したコンタクタと同様のコンタクタと基板電極と重ねて、３０ＭＰａで加圧しながら、振動数５０ｋＨｚで超音波接合を行ない、基板電極の頂上部にコンタクタを接合した。このため、コンタクタのバネ機能を発揮する部位がスムーズにストロークすることができた。
【００６６】
接合により完成した本発明の接触端子の厚さは２１８μｍであり、高密度実装に十分対応でき、モバイル機器などでも使用できることが確認できた。また、得られた接触端子に、ＢＧＡパッケージを実装すると、ボール状の凸状電極の形状に応じてコンタクタは変形し、バネがスムーズにストロークした。その結果、これらのパッケージと接触端子との間で電気的導通が得られた。
【００６７】
実施例３
本発明の接触端子を構成する基板および基板電極を、図１０に示す方法で製造した。まず、厚さ１００μｍポリイミド基板１の表裏両面に、厚さ１０μｍのＣｕ層２ａ，２ｂを形成した後（図１０（ａ））、樹脂層を形成し、露光、現像により、樹脂層３ａ，３ｂとした（図１０（ｂ））。つぎに、Ｃｕ層２ａ，２ｂをエッチングし、Ｃｕ層２ｃ，２ｄを形成した後（図１０（ｃ））、樹脂層３ａ，３ｂを除去した（図１０（ｄ））。
【００６８】
つづいて、ポリイミド層１とＣｕ層２ｃ，２ｄにドリルで孔を開けて、ポリイミド層１ａとＣｕ層２ｅ，２ｆを形成した（図１０（ｅ））。つぎに、無電解ＣｕメッキによりＣｕ層４を形成した後（図１０（ｆ））、メッキによりＡｕ層５を形成すると、本発明の接触端子を構成する基板６と基板電極８が得られた（図１０（ｇ））。
【００６９】
図１０（ｇ）において、基板６にはスルーホール７があり、基板電極８は、基板６のスルーホール７に内接し、基板６は、Ｃｕ層４とＡｕ層５を介して、表裏両面で他の基板またはパッケージ（いずれも図示していない。）を接続することができた。
【００７０】
基板６の厚さは１００μｍであり、基板電極９８のうち、Ｃｕ層２ｅ，２ｆの厚さはそれぞれ１０μｍであったから、得られた構造体の厚さは、１２０μｍであった。最後に、実施例１で製造したコンタクタと同様のコンタクタと基板電極と重ねて、３０ＭＰａで加圧しながら、振動数５０ｋＨｚで超音波接合を行ない、基板電極の頂上部にコンタクタを接合した。このため、コンタクタのバネ機能を発揮する部位がスムーズにストロークすることができた。
【００７１】
接合により完成した本発明の接触端子の厚さは２２０μｍであり、高密度実装に十分対応でき、ＢＧＡパッケージを実装すると、ボール状の凸状電極の形状に応じてコンタクタは変形し、パッケージと接触端子との間で電気的導通が得られた。
【００７２】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明の接触端子は、特に小型化・軽量化が要求され、実装密度が限られるモバイル機器などの電子機器においても、有利に利用することができる。また、狭ピッチパッケージ、エリア・アレイ型のパッケージおよびモジュール基板を、接続厚さ１ｍｍ以下で接続した電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の接触端子の構造および実装状態を示す概念図である。
【図２】本発明の接触端子の構造および実装状態を示す概念図である。
【図３】本発明の接触端子を構成するコンタクタの構造を示す斜視図である。
【図４】本発明の接触端子を構成するコンタクタの製造方法を示す工程図である。
【図５】本発明の接触端子を構成するコンタクタの製造方法を示す工程図である。
【図６】本発明の接触端子を構成するコンタクタの製造方法を示す工程図である。
【図７】本発明の接触端子を構成する基板および基板電極の製造方法を示す工程図である。
【図８】従来のＢＧＡパッケージの実装方法を示す概念図である。
【図９】本発明の接触端子を構成する基板および基板電極の製造方法を示す工程図である。
【図１０】本発明の接触端子を構成する基板および基板電極の製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
【００７５】
１１，２１  コンタクタ、１２，２２  基板電極、１３，２３  基板、１４，２４  空孔部、１５，２５  パッケージ、１６，２６  電極。
【図１】
2006012427.tif 000003
【図２】
2006012427.tif 000004
【図３】
2006012427.tif 000005
【図４】
2006012427.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006012427.tif 000008
【図７】
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【図８】
2006012427.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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